構建物理模型，提高思維能力

徐雪芬

【摘 要】構建物理模型，即創(chuàng)設聯(lián)系的“圖景”，通過這種物理“圖景”，可以使物理過程變得更為形象和清晰，對啟發(fā)學生思維，正確理解概念，分析物理問題，起到良好的輔助作用。以“多種方法測量定值電阻”一課為例，說明在物理課上如何培養(yǎng)學生建立物理模型能力，并有效提高解題能力。

【關鍵詞】初中物理;模型構建;思維能力

初三學生接觸到的電學概念和規(guī)律，具有較高的抽象性，脫離學生的實際生活，所以在電學的習題中描述電學物理量的關系，經常會使學生無從下手。為了溝通概念和規(guī)律與習題的聯(lián)系，在解題中就應構建物理模型，即創(chuàng)設聯(lián)系的“圖景”，通過這種物理“圖景”，可以使物理過程變得更為形象和清晰，對啟發(fā)學生思維，正確理解概念，分析物理問題，起到良好的輔助作用。在此，以“多種方法測量定值電阻”一課為例，說明在物理課上如何培養(yǎng)學生建立物理模型能力，并有效提高解題能力。

一、教學目標

本節(jié)課是在學習了歐姆定律應用之后的鞏固深化課。歐姆定律是初中物理的重點和難點內容，是解決電學問題的關鍵鑰匙。物理的最終目的都是為了學以致用，所以關于歐姆定律的應用是重中之重，其中一個重要應用便是測量未知電阻的阻值。在本節(jié)課中，以測未知電阻的阻值為主要目標，結合歐姆定律和串并聯(lián)電路的特點，根據(jù)所提供的器材，設計不同的實驗方案。

二、教學過程

（一）引入情境

以伏安法測電阻的實驗題引入，分析得出測電阻的基本思路為R=U/I，只要通過各種手段得出未知電阻的電壓和電流，就能測出電阻。通過本題，在學生腦中創(chuàng)設出伏安法測電阻這一物理“圖景”，即構建基本物理模型。

（二）知識傳授

題1.現(xiàn)在給你一個電池組（電壓未知），一個開關，兩個電壓表、若干導線和一個阻值已知的電阻R0和一個未知電阻RX，請設計出一個可以利用上述器材測出Rx阻值的電路，并寫出主要的測量步驟（用字母表示測出的物理量）及表達式（用直接測量出來的物理量表示Rx）。

教師通過一連串的任務性問題，引導學生積極思考：1.兩個電壓表可以分別測未知電阻Rx和已知電阻R0的電壓，卻無法測Rx的電流，但能間接知道誰的電流，如何求？2.能否讓Rx的電流和R0的電流相同？若相同，兩個電阻應該如何連接？3.電路圖應該如何設計？

物理是一門培養(yǎng)和發(fā)展學生思維的重要學科，因此在教學中不僅要使學生知其然，更要知其所以然。通過這一系列問題的設置，學生就能在伏安法測電阻這一物理“圖景”中，找到設計思路。為了進一步鞏固這一方案，可以讓設計好方案的一組學生，上臺連接實物，并動手操作，進行實驗，測出各個物理量，教師及時抓住課堂上的生成資源，讓學生一起計算未知電阻的阻值，使學生的理性思維得到進一步激發(fā)。通過這一環(huán)節(jié)學習任務的完成，充分體現(xiàn)學生的主體作用，增強了學生的學習成就感。針對該實驗裝置，教師進一步提出問題：Rx兩端的電壓還有哪些方法可以測出？學生對串聯(lián)電路的電壓特點比較熟悉，可以很容易回答出，利用總電壓和R0兩端的電壓去求，由此引出下一個環(huán)節(jié)。

題2.上題中，只有一個電壓表，其它器材不變，只準接一次電路，如何測未知電阻RX的阻值。

當有兩個電壓表變成只有一個電壓表時，仿照上述實驗，學生在教師引導下逐步形成利用局部短路測總電壓，再利用總電壓求RX兩端的電壓的思路，也為后面的幾種設計方案中，再次貫穿局部短路這一思路打下基礎。由于利用閉合的開關形成局部短路測總電壓的方法有一定難度，為了降低梯度，教師通過演示實驗展示。這種可視化的物理現(xiàn)象能有效加深局部短路這一新知識點在學生腦海中的印象。在這個知識環(huán)節(jié)，仍然突出R=U/I這一重要的物理模型，使學生迅速找到解題的主要思路，結合相應的規(guī)律和概念進行有效解答。

題1和題2借助串聯(lián)電路電流相同這一規(guī)律，僅用電壓表就可測出未知阻值，借助此思維方式，題3和題4自然過渡到去探究在并聯(lián)電路中電壓相同，如何用電流表測量未知阻值的方法。由一個題目帶動一類題目，始終抓住R=U/I這一主要矛盾，構建正確的物理過程模型。在這一部分教學過程中，教師主要通過巡視、個別輔導、投影學生答案等檢查任務完成情況并及時提供反饋。

題5.給你一個已知最大阻值為R0的滑動變阻器，一個未知阻值的電阻Rx，1個開關，1個電流表，一個電池組（電壓未知），導線若干，如何測未知電阻RX的阻值。

題6.若電流表改成電壓表呢？

題5和題6用最大阻值為R0的滑動變阻器和電流表測未知電阻。由開關引起動態(tài)電路變化，進而提高為由滑動變阻器引起動態(tài)電路變化，層層遞進，促使學生的思維再一次升華。而在前面習題中創(chuàng)設的物理“圖景”伏安法測電阻仍然是主要線索，再結合前面掌握的局部短路特殊方法，學生在教師設置的有效提問中一次次深入思考，思維得到有效啟發(fā)，有利于培養(yǎng)其優(yōu)秀的物理素養(yǎng)。

三、設計特點

（一）主線明確，設置梯度合適

整節(jié)課以伏安法測電阻的原理為主線，結合串并聯(lián)電路的電流電壓特點和局部短路，通過不同器材不同方法來測未知電阻的阻值。在教學中，教師運用有效的手段和方法，引起學生認識的矛盾沖突，既鞏固了重要知識，又通過教師的引導實現(xiàn)了新知識新方法的學習。在引入局部短路這一新方法時，對學生連好的電路圖直接進行改進，對學生連好的實物圖不拆線，直接進行實驗，既降低了難度，又使學生產生強烈? ? ? ? ? ? ? ? ? （下轉第36頁）（上接第33頁）

的求知欲，進而去思考、去發(fā)現(xiàn)、去創(chuàng)造。

（二）以問題為導向，注意思維誘導

每一板塊的教學都由教師提出的問題作為過渡，這些問題的設計從小到大體現(xiàn)出較強的階梯性;每一板塊都通過任務性問題使學生明確具體的學習任務及目標，注重思維誘導，把知識作為過程而不是結果傳授給學生。例如，利用滑動變阻器和電壓表測電阻時，教師提出：滑動變阻器什么時候類似于定值電阻，什么時候類似于局部短路，過渡自然又有針對性，使學生進一步鞏固了局部短路測電源電壓這一新方法。

（三）凸顯學生的主體地位，及時進行反饋和評價

本節(jié)課是一節(jié)思維能力要求較高的專題課，因此教學活動設計要有效培養(yǎng)學生的思維能力，凸顯學生的主體地位。在本節(jié)課中，通過演示實驗環(huán)節(jié)，真實的測量出了RX的大小，促進學生學習的成就感和自信心;通過學生自己畫圖設計方案，并引導其用物理語言敘述實驗步驟，培養(yǎng)學生主動參與、樂于探究、積極獲取新知識的能力;通過多媒體手段，拍照上傳學生的設計方案并及時進行反饋和評價，師生共同討論，修改方案，營造以學生為主體的教學課堂。

四、課后反思

本節(jié)課從學生的實際情況出發(fā)，從課前學習、課堂練習到課后學習，將課堂內容延伸到課后，在培養(yǎng)學生用模型法去構建有效的物理“圖景”，啟發(fā)學生思維能力方面都有明顯的效果。從實驗、規(guī)律、器材應用、難點突破等均有巧妙設計，設計的問題有層次、有思維，體現(xiàn)了以生為本、教師為主的課堂模式。但在教學中仍有不足有待改進。一是沒有安排學生的分組實驗，若給予學生一定的實驗時間，每個學生都能在課堂中動手參與，通過實驗探究，建立的物理模型會更形象。二是本節(jié)課的教學內容是個難點，對學生的思維能力要求也較高，可以給予學生更充分的時間討論，讓彼此碰撞出智慧的火花。

建物理模型，創(chuàng)設物理“圖景”，是一種非常有效的學習物理的方法，但教師不是僅憑幾節(jié)課就能讓學生掌握好它的。教師必須不斷反思教學行為，完善教學策略，將這種方法落實到常態(tài)教學中去，使學生在潛移默化中鞏固再鞏固，在學習中不斷發(fā)展物理的科學素養(yǎng)。

（江蘇省常州市武進區(qū)牛塘初級中學，江蘇 常州 213163）